Імовірно заряджені частинки неохоче реагують одна з одною, оскільки вони відштовхуються електростатично. Проте вчені знайшли, як їх зблизити. Новий метод може прискорити перебіг реакції до 5 мільйонів разів - повідомили в Інституті фізичної хімії Польської академії наук.
Завдяки дослідженням міжнародної групи за участі поляків швидкість хімічних реакцій у водних розчинах можна контролювати по-новому. Досить додати в розчин частинки протилежного заряду, які змусять раніше відразливі реагенти наблизитися один до одного. Використання молекул з високою поверхневою щільністю заряду може прискорити реакцію до 5 мільйонів разів.
Про це пишуть Економічні Новини.
Як пояснює цитований у релізі вчений, синтез нових сполук або виробництво матеріалів є надзвичайно складним на молекулярному рівні.
Дві молекули, які мають однакові заряди, відштовхуються одна від одної, тому вони рідко реагують одна з одною. Ця реакція може тривати кілька днів, тижнів або навіть довше. Однак цей час можна значно скоротити, використовуючи правильні умови або додаючи різні хімікати. Приклади включають природні каталізатори, такі як ферменти або синтетичні нанозими, які імітують природні каталізатори, або каталізатори на основі металів, які широко використовуються в промисловості. Незалежно від типу каталізатора, кожен з них прискорює лише вибрані хімічні реакції.
Дослідження зовсім не відразливо
Прискорення швидкості реакції між двома однаково зарядженими біологічно активними молекулами залежить не тільки від розміру заряду, але й від його розподілу в даному водному розчині, – показала група вчених з IPC PAS Цюріхського університету, університет ім Радбуда в Неймегені, Ланкастерського, Оксфордського та Варшавського університетів під керівництвом проф. Роберта Холіста.
Дослідження стосувалося реакції між негативно зарядженими молекулами коензиму А у водному середовищі. Ці частинки відштовхуються одна від одної.
Хоча молекули коензиму А взаємодіють одна з одною, у воді їх взаємодія відбувається набагато повільніше, ніж в органічних розчинниках. Вчені досліджували вплив додавання сполук з протилежним зарядом на прискорення реакції.
Крім того, було перевірено вплив молекул різного розміру та величини заряду, таких як іони, амфіфільні молекули, мономери, олігомери, полімери та навіть міцели.
У комюніке підкреслюється, що результати були «приголомшливими». При введенні в систему відповідних позитивно заряджених міцел швидкість реакції зросла в 5 мільйонів разів. Мономери, олігомери і полімери прискорюють реакцію в 103-105 разів, тоді як іони або амфіфільні молекули «тільки» приблизно в тисячу разів.
“Ми хотіли перевірити, чи можна теоретично пояснити збільшення швидкості реакції протилежно зарядженими молекулами на основі електростатичного каталізу. Наша стаття показує, що швидкість реакції можна змінити на кілька порядків, вибравши кількість і просторовий розподіл електричного заряду каталізатора”, – пояснює Адам Ковальскі, перший автор статті.
Вплив коензиму А (КоА) або метилмалеімід-заміщеного коферменту А (КоА-М) на сполуки з протилежними зарядами порушує відштовхування між негативно зарядженими молекулами КоА та КоА-М. За певних умов відбувається зближення негативно заряджених частинок певної концентрації. Додана сполука екранує сили відштовхування молекул, роблячи цей процес окремим випадком каталізу.
Вчені також перевірили це явище на прикладі гібридизації ДНК, яка є процесом, чутливим до присутності іонів. Цей процес був обраний, щоб визначити, чи працює запропонований ефект для більш складних реакцій. Виявилося, що і тут позитивно заряджені сполуки значно прискорюють швидкість гібридизації.
